EP2069736A1 - Verfahren zum passiven bestimmen der betriebstemperatur in einer thermisch stark belasteten einrichtung sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum passiven bestimmen der betriebstemperatur in einer thermisch stark belasteten einrichtung sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens

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EP2069736A1
EP2069736A1 EP07803146A EP07803146A EP2069736A1 EP 2069736 A1 EP2069736 A1 EP 2069736A1 EP 07803146 A EP07803146 A EP 07803146A EP 07803146 A EP07803146 A EP 07803146A EP 2069736 A1 EP2069736 A1 EP 2069736A1
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EP
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temperature
physical parameter
measuring elements
measuring
measurement
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Roland Dr. Moser
Klaus Dr. Germerdonk
Bernd Rabensteiner
Peter Lang
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GE Vernova GmbH
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Alstom Technology AG
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/026—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for monitoring a plurality of temperatures, e.g. by multiplexing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/005—Circuits arrangements for indicating a predetermined temperature

Definitions

  • the present invention relates to the field of temperature measurement. It relates to a method for passively determining the operating temperature in a thermally heavily loaded device and to an apparatus for carrying out the method.
  • Such an ideally reversible process results in a measurable change in physical properties (magnitudes, parameters) that can be electrical (more specific Resistance), or magnetic (permeability, magnetization, magnetic saturation), or mechanical (hardness, elastic modulus, transverse strain, yield point, strain, density), or acoustic (compression wave velocity, shear wave velocity, rod velocity), or thermal (thermal conductivity and expansion), or optically (color change).
  • physical properties magnitudes, parameters
  • magnitudes, parameters can be electrical (more specific Resistance), or magnetic (permeability, magnetization, magnetic saturation), or mechanical (hardness, elastic modulus, transverse strain, yield point, strain, density), or acoustic (compression wave velocity, shear wave velocity, rod velocity), or thermal (thermal conductivity and expansion), or optically (color change).
  • the attempt is made to determine the last high-temperature operation by subjecting the parts under investigation to different heat treatments and to find the desired temperature using empirical interpolation rules.
  • the object is solved by the entirety of the features of claim 1.
  • the solution according to the invention proposes exposing a set of thermo-memory elements to the high temperatures to be determined, each element of the set having been previously subjected to a heat treatment at a well-defined, element-to-element temperature.
  • the element whose heat treatment temperature is closest to the operating temperature shows the least changes in its physical properties.
  • the resolution is a function of the accuracy with which the heat treatment has previously been applied to the elements.
  • An embodiment of the method according to the invention is characterized in that the measured values of the physical parameter are subtracted from one another in pairs as part of the comparison of the values from the first and second measurements.
  • other mathematical approaches can be used to compare the two measurements.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that for adjusting the different physical parameter in the measuring elements, the measuring elements are each subjected to a heat treatment with different temperature, the different temperatures of the heat treatment are in a predetermined temperature range and are evenly distributed over the predetermined temperature range.
  • An embodiment of the device according to the invention is characterized in that the measuring elements are solid bodies with a volume of a few mm 3 .
  • Fig. 1 shows an exemplary dependence of a physical parameter
  • 2 shows an exemplary 1-, 2- or 3-dimensional arrangement of individual elements with temperature memory for measuring the temperature.
  • 3 shows the first measurement of the physical parameter P of the individual
  • Fig. 5 shows the use of the element arrangement in a thermal machine, e.g. a gas turbine
  • FIG. 6 shows the second measurement of the physical parameter P of the individual elements in the arrangement according to FIG. 2 according to FIG.
  • FIG. 7 shows the values of the physical parameter determined for the measurement according to FIG. 6 for the individual elements of FIG.
  • the invention is based on, for example, a cuboid measuring element Ex with the edge lengths 2x2x1 mm, which consists of a material having a physical parameter P, eg the electrical conductivity, according to the curve shown in FIG depends on the temperature T H ⁇ , at which the
  • Measuring element Ex has been subjected to a prolonged heat treatment (Heat Treatment HT).
  • Heat Treatment HT Heat Treatment
  • Other physical parameters mechanical, magnetic, optical or thermal type are of course also conceivable.
  • the value of the physical parameter P achieved in this heat treatment is maintained if, after the heat treatment, the measuring element Ex is cooled sufficiently quickly to normal temperature.
  • En can at various measuring elements E1, .., by choosing different temperatures Ti, .., T n of the heat treatment in a clear and reversible manner in accordance with different values Pi, .., P n of the physical parameter P generated. Then, for example, the measuring element E3, the physical parameter P by a heat treatment in the
  • Heat treatment temperature T H ⁇ T 3 has been set to a value P 3 , then subjected to a heat treatment at the lower temperature T 2 , the value of the physical parameter P of P 3 to P 2 changes .
  • the current operating temperature at a part of the device is to be measured, a plurality of individual measuring elements E1, .. , En, which have been heat-treated at different graded temperatures Ti, .., T n , and correspondingly have different values Pi,..., P n of the selected physical parameter P.
  • the temperature values Ti, .., T n should be distributed as evenly as possible over the expected operating temperature.
  • FIG. 2 shows a linear arrangement of the measuring elements E1,. a 2-dimensional arrangement is indicated by the dotted subscribed additional elements).
  • the element arrangement 10 it should be ensured that the individual measuring elements contained therein E1, .., En are exposed at the later measuring location during the measurement as far as possible all the same operating temperature in order to enable a clear temperature determination.
  • the value of the physical parameter P for each of the measuring elements E1,... En is determined in a first measurement by means of a suitable measuring device 11, as shown in FIG.
  • a linear arrangement of measuring elements E1, .., En a linear series of associated P values Pi, P 2 , P 3 ,..., P n -2, P n -i, P results according to FIG n ;
  • a 2-dimensional arrangement of measuring elements Ex a 2-dimensional matrix of P-values would accordingly be obtained.
  • the element arrangement 10 according to FIG. 5 can be attached to a machine part 12 or the like at the location selected for the temperature measurement, and is exposed there to an operating temperature T M during the duration of the measurement.
  • the heat treatment temperature T H ⁇ equal to the operating temperature T M , or only slightly deviates from this, the value of the physical parameter P does not change or only slightly.
  • the comparison can be formalized by subtracting the rows or matrices of the measured P values before and after use, as shown schematically in FIG.
  • the measuring element E1 results from the subtraction Pi-P'i a difference value xi
  • the measuring element E2 results from the subtraction P 2 -P ' 2 a difference value X 2 , etc .. If, for example, it turns out that the measured value P ' n-2 is approximately equal to the measured value P n-2 , the subtraction gives approximately the difference value 0 ( Figure 8). It can then be concluded that the operating temperature T M to be measured was approximately equal to the heat treatment temperature T n-2 of the measuring element E n-2 .
  • the measuring method according to the invention can be summarized once again as follows:
  • the elements are preset by a heat treatment, each element being subjected to a different heat treatment temperature.
  • the preset elements are arranged in a suitable arrangement (1 -, 2 - or 3-dimensional).
  • the element arrangement is installed at the measuring location and exposed to the operating temperature there. (6) Upon completion of the operation, the assembly is removed and the selected physical properties of the elements are measured again.
  • the measured values are compared in pairs, e.g. subtracted from each other. In the case of a subtraction, that has one
  • the proposed new measurement method is a relative and not an absolute measurement. It allows a precise and cost-effective measurement of the thermal operating conditions in gas turbines and boilers. Depending on the material of the elements used, different temperature ranges can be covered, so that the method is applicable to thermal devices with different operating temperatures.

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Description

BESCHREIBUNG
VERFAHREN ZUM PASSIVEN BESTIMMEN DER BETRIEBSTEMPERATUR IN EINER THERMISCH STARK BELASTETEN EINRICHTUNG SOWIE VORRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Temperaturmesstechnik. Sie betrifft ein Verfahren zum passiven Bestimmen der Betriebstemperatur in einer thermisch stark belasteten Einrichtung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
STAND DER TECHNIK
Auf dem Gebiet der thermischen Maschinen (z.B. Gasturbinen) und Kessel ist es von grösster Wichtigkeit, die tatsächlichen Betriebstemperaturen (typischerweise 700 - 1000 0C) an verschiedenen Teilen der Vorrichtung zu kennen. Es ist jedoch häufig nicht möglich, bei einer bereits in Betrieb befindlichen Vorrichtung nachträglich noch aktive (verdrahtete) Sensoren anzubringen, so dass passive Sensoren, welche die Temperatur durch eine (dauerhafte) Änderung in ihren physikalischen Eigenschaften anzeigen, in solchen Fällen das Mittel der Wahl sind.
Bekannt ist die Thermofarbe („thermal paint"), ein Lack, der in Abhängigkeit von der Temperatur dauerhaft seine Farbe ändert. Unter den verschiedenen Nachteilen dieser Lösung ist insbesondere die Notwendigkeit hervorzuheben, dass die Vorrichtung auseinandergebaut werden muss, bevor die zu untersuchenden Teile gestrichen werden können, die relative Ungenauigkeit der Temperaturbestimmung und die Notwendigkeit eines eng überwachten „Extralaufs" der Vorrichtung, der dazu führt, dass die Messung nicht die normalen Betriebsbedingungen widerspiegelt. Ein Hauptnachteil ist jedoch, dass die zur Farbänderung führende chemische Reaktion nicht reversibel ist: Es kann daher nur die während des gesamten Betriebs jemals erreichte höchste Temperatur gemessen werden.
Weiterhin bekannt ist die metallographische Temperaturbestimmung, die jedoch nicht zerstörungsfrei ist und daher für die genannten Anwendungen nicht in Betracht kommt.
Neben der Thermofarben-Technik gibt es zahlreiche andere Versuche, den zu untersuchenden Teil der Vorrichtung mit einer Dickfilmbeschichtung zu versehen, die Thermogedächtniseigenschaften hat, d.h., die sich mit einer stabilen Änderung der molekularen Struktur an den Hochtemperaturbetrieb erinnert, dem sie zuletzt ausgesetzt gewesen ist.
Ein solcher idealerweise reversibler Prozess (reversibel im Sinne das der Prozess der Betriebstemperatur folgt und nicht bloss die höchste je gemessene Temperatur registriert) führt zu einer messbaren Änderung physikalischer Eigenschaften (Grossen, Parameter), die elektrisch sein können (spezifischer Widerstand), oder magnetisch (Permeabilität , Magnetisierung, magnetische Sättigung), oder mechanisch (Härte, Elastizitätsmodul, Querdehnzahl, Fliessgrenze, Dehnung, Dichte), oder akustisch (Kompressionswellengeschwindigkeit, Scherwellengeschwindigkeit, Stabgeschwindigkeit), oder thermisch (thermische Leitfähigkeit und Ausdehnung), oder optisch (Farbänderung).
Nach der Abkühlung der Beschichtung versucht man, den letzten Hochtemperaturbetrieb dadurch zu bestimmen, dass man die untersuchten Teile verschiedenen Wärmebehandlungen unterwirft, und die gesuchte Temperatur durch Anwendung empirischer Interpolationsvorschriften zu finden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Betriebstemperatur in einer thermisch stark belasteten Vorrichtung anzugeben, welches die Nachteile bekannter Verfahren vermeidet und sich durch eine vereinfachte Durchführung, gute Genauigkeit und eine flexible Anwendung auszeichnet.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemässe Lösung schlägt vor, einen Satz von Thermogedächtnis- Elementen den zu bestimmenden hohen Temperaturen auszusetzen, wobei jedes Element des Satzes vorher einer Wärmebehandlung bei einer wohldefinierten, von Element zu Element verschiedenen Temperatur unterzogen worden ist. Das Element, dessen Wärmebehandlungstemperatur am nächsten an der Betriebstemperatur liegt, zeigt die geringsten Änderungen seiner physikalischen Eigenschaften. Die Auflösung ist dabei eine Funktion der Genauigkeit, mit der vorher die Wärmebehandlung auf die Elemente angewandt worden ist. Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass im Rahmen des Vergleichs der Werte aus der ersten und zweiten Messung die gemessenen Werte des physikalischen Parameters paarweise voneinander subtrahiert werden. Es können aber auch andere mathematische Ansätze zum Vergleich der beiden Messungen eingesetzt werden. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des unterschiedlichen physikalischen Parameters in den Messelementen die Messelemente jeweils einer Wärmebehandlung mit unterschiedlicher Temperatur unterzogen werden, wobei die unterschiedlichen Temperaturen der Wärmebehandlung in einem vorgegebenen Temperaturbereich liegen und über den vorgegebenen Temperaturbereich gleichmässig verteilt sind.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messelemente feste Körper mit einem Volumen von wenigen mm3 sind.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine beispielhafte Abhängigkeit eines physikalischen Parameters
P von der Wärmebehandlungstemperatur THτ der Elemente mit Temperaturgedächtnis gemäss der Erfindung;
Fig. 2 eine beispielhafte 1-, 2- oder 3-dimensionale Anordnung von einzelnen Elementen mit Temperaturgedächtnis zur Messung der Temperatur; Fig. 3 die erste Messung des physikalischen Parameter P der einzelnen
Elemente in der Anordnung nach Fig. 2 vor dem Einsatz zur Temperaturbestimmung;
Fig. 4 die Werte des bei der Messung gemäss Fig. 3 ermittelten physikalischen Parameters für die einzelnen Elemente der Anordnung;
Fig. 5 der Einsatz der Elemente-Anordnung in einer thermischen Maschine, z.B. einer Gasturbine;
Fig. 6 die zweite Messung des physikalischen Parameter P der einzelnen Elemente in der Anordnung nach Fig. 2 nach dem
Einsatz zur Temperaturbestimmung;
Fig. 7 die Werte des bei der Messung gemäss Fig. 6 ermittelten physikalischen Parameters für die einzelnen Elemente der
Anordnung; und
Fig. 8 den Vergleich der Ergebnisse der beiden Messungen in Form einer Subtraktion der Werte-Matrizen.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Gemäss Fig. 1 wird bei dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgegangen von einem beispielsweise quaderförmigen Messelement Ex mit den Kantenlängen 2x2x1 mm, das aus einem Material besteht mit einem physikalischen Parameter P, z.B. der elektrischen Leitfähigkeit, der gemäss der in Fig. 1 dargestellten Kurve von der Temperatur THτ abhängt, bei der das
Messelement Ex einer länger andauernden Wärmebehandlung (Heat Treatment HT) unterzogen worden ist. Andere physikalische Parameter mechanischer, magnetischer, optischer oder thermischer Art sind selbstverständlich auch denkbar.
Der bei dieser Wärmebehandlung erreichte Wert des physikalischen Parameters P bleibt erhalten, wenn nach der Wärmebehandlung das Messelement Ex hinreichend schnell auf Normaltemperatur abgekühlt wird. Auf diese Weise können bei verschiedenen Messelementen E1 ,..,En durch Wahl unterschiedlicher Temperaturen Ti,..,Tn der Wärmebehandlung auf eindeutige und reversible Weise entsprechend unterschiedliche Werte Pi,..,Pn des physikalischen Parameters P erzeugt werden. Wird dann z.B. das Messelement E3, dessen physikalischer Parameter P durch eine Wärmebehandlung bei der
Wärmebehandlungstemperatur THτ = T3 auf einen Wert P3 eingestellt worden ist, anschliessend einer Wärmebehandlung bei der tieferliegenden Temperatur T2 unterzogen, verändert sich der Wert des physikalischen Parameters P von P3 auf P2.
Wenn nun bei einer thermischen Maschine (Gasturbine oder dgl.) oder einem Kessel (Dampferzeuger etc.), die bei hohen Temperaturen betrieben werden, die aktuelle Betriebstemperatur an einem Teil der Vorrichtung gemessen werden soll, wird eine Vielzahl von einzelnen Messelementen E1 ,..,En hergestellt, die bei unterschiedlichen, abgestuften Temperaturen Ti,..,Tn wärmebehandelt worden sind, und entsprechend unterschiedliche Werte Pi,..,Pn des ausgewählten physikalischen Parameters P aufweisen. Um eine genaue Messung der Temperatur zu ermöglichen, sollten die Temperaturwerte Ti,..,Tn möglichst gleichmässig über den zu erwartenden Betriebstemperatur verteilt sein.
Die so vorbereiteten Messelemente E1 ,..,En werden nun gemäss Fig. 2 zu einer linearen, 2-dimensionalen oder auch 3-dimensionalen Element-Anordnung 10 zusammengestellt (Fig. 2 zeigt eine lineare Anordnung der Messelemente E1 ,..,En; eine 2-dimensionale Anordnung ist durch die punktiert gezeichneten zusätzlichen Elemente angedeutet). Bei der Wahl der Element-Anordnung 10 sollte sichergestellt sein, dass die darin enthaltenen einzelnen Messelemente E1 ,..,En am späteren Messort während der Messung möglichst alle derselben Betriebstemperatur ausgesetzt sind, um eine eindeutige Temperaturbestimmung zu ermöglichen.
Für die Element-Anordnung 10 der Fig. 2 wird nun gemäss Fig. 3 in einer ersten Messung mittelseiner geeigneten Messvorrichtung 11 der Wert des physikalischen Parameters P für jedes der Messelemente E1 ,..,En bestimmt. Für eine lineare Anordnung von Messelementen E1 ,..,En ergibt sich dann gemäss Fig. 4 eine lineare Reihe von zugehörigen P-Werten Pi, P2, P3,...., Pn-2, Pn-i, Pn; für eine 2- dimensionale Anordnung von Messelementen Ex ergäbe sich entsprechend eine 2-dimensionale Matrix von P-Werten.
Nach der ersten Bestimmung der P-Werte kann die Element-Anordnung 10 gemäss Fig. 5 an dem zur Temperaturmessung ausgewählten Ort an einem Maschinenteil 12 oder dgl. angebracht werden, und wird dort während der Dauer der Messung einer Betriebstemperatur TM ausgesetzt.
Anschliessend werden in einer zweiten Messung (Fig. 6) erneut die P-Werte der einzelnen Messelemente E1 ,..,En der Element-Anordnung 10 gemessen. Aus dieser Messung ergibt sich nun eine Reihe von P-Werten P'1, P'2, P'3,...., P'n-2, P'n- 1, P'n, die sich in der Regel von den P-Werten P1, P2, P3,--.., Pn-2, Pn-i, Pn der ersten Messung unterscheiden. Dies gilt für die Messelemente Ex, deren Wärmebehandlungstemperatur THτ sich von der Betriebstemperatur TM unterscheidet. Durch den Betrieb bei der Betriebstemperatur TM sind diese Messelemente praktisch einer Wärmebehandlung mit einer abweichenden Wärmebehandlungstemperatur ausgesetzt, so dass sich ihr Wert des physikalischen Parameters P verändert. Nur für diejenigen Messelemente Ex, deren Wärmebehandlungstemperatur THτ gleich der Betriebstemperatur TM ist, oder nur wenig von dieser abweicht, ändert sich der Wert des physikalischen Parameter P nicht oder nur wenig. Durch einen paarweisen Vergleich der vor dem Einsatz gemessenen P-Werte Pi, P2, P3,----, Pn-2, Pn-i, Pn mit den nach dem Einsatz gemessenen P-Werten P'i, P'2, P'3,...., P'n-2, P'n-i, P'n kann auf einfache Weise festgestellt werden, für welche Messelemente Ex sich der P-Wert nicht oder fast nicht geändert hat. Die diesen Messelementen zugeordnete Wärmebehandlungstemperatur ist dann gleich oder ungefähr gleich der Betriebstemperatur TM, die beim Einsatz am Ort der Element- Anordnung 10 geherrscht hat.
Falls die mathematische Vergleichsmethode die Subtraktion ist, kann der Vergleich dadurch formalisiert werden, dass die Reihen bzw. Matrizen der gemessenen P-Werte vor und nach dem Einsatz voneinander abgezogen werden, wie dies in Fig. 8 schematisch dargestellt ist. Für das Messelement E1 ergibt sich aus der Subtraktion Pi-P'i ein Differenzwert xi, für das Messelement E2 ergibt sich aus der Subtraktion P2-P'2 ein Differenzwert X2, usw.. Wenn sich beispielsweise herausstellt, dass der gemessene Wert P'n-2 ungefähr gleich dem gemessenen Wert Pn-2 ist, ergibt die Subtraktion ungefähr den Differenzwert 0 (Fig. 8). Daraus kann dann geschlossen werden, dass die zu messende Betriebstemperatur TM ungefähr gleich der Wärmebehandlungstemperatur Tn-2 des Messelements En-2 war.
Das Messverfahren gemäss der Erfindung kann noch einmal wie folgt zusammengefasst werden:
(1 ) Es werden Thermogedächtnis-Elemente hergestellt.
(2) Die Elemente werden durch eine Wärmebehandlung voreingestellt, wobei jedes Element einer anderen Wärmebehandlungstemperatur unterworfen wird.
(3) Die voreingestellten Elemente werden in einer geeigneten Anordnung (1 -, 2- oder 3-dimensional) zusammengestellt.
(4) Bestimmte physikalische Eigenschaften (Parameter) der Elemente werden gemessen und abgespeichert.
(5) Die Elemente-Anordnung wird am Messort eingebaut und der dortigen Betriebstemperatur ausgesetzt. (6) Nach Beendigung des Betriebs wird die Anordnung ausgebaut und die ausgewählten physikalischen Eigenschaften der Elemente werden erneut gemessen.
(7) Die gemessenen Werte werden paarweise verglichen, z.B. voneinander subtrahiert. Im Falle einer Subtraktion hat dasjenige
Element, dessen Werte sich am wenigsten geändert haben, und das daher von der Subtraktion am stärksten betroffen ist, eine Wärmebehandlungstemperatur, die der Betriebstemperatur am nächsten kommt.
Die vorgeschlagene neue Messmethode ist eine relative und keine absolute Messung. Sie erlaubt eine präzise und kostengünstige Messung der thermischen Betriebsbedingungen in Gasturbinen und Kesseln. Abhängig vom verwendeten Werkstoff der Elemente können verschiedene Temperaturbereiche abgedeckt werden, so dass die Methode für thermische Vorrichtungen mit unterschiedlichen Betriebstemperaturen anwendbar ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Element-Anordnung
11 Messvorrichtung
12 Maschinenteil E1 ,..,En Messelement (passiv) P,Pi,..,Pn Parameter (temperaturabhängig) THT,TI ,..,TΠ Temperatur der Wärmebehandlung
TM Betriebstemperatur (der Maschine)

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum passiven Bestimmen der Betriebstemperatur (TM) in einer thermisch stark belasteten Einrichtung (12), insbesondere einer Gasturbine oder einem Kessel, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- es wird eine Mehrzahl von einzelnen passiven Messelementen (E1 ,..,En) bereitgestellt, die wenigstens einen messbaren physikalischen Parameter (P) aufweisen, der in eindeutiger Weise von der bei einer Wärmebehandlung des Messelements (E1 ,..,En) oder eines im
Messelement (E1 ,..,En) eingesetzten Materials eingestellten konstanten Temperatur (THτ) abhängt, und der für die verschiedenen Messelemente (E1 ,..,En) unterschiedlich eingestellt ist;
- die einzelnen Messelemente (E1 ,..,En) werden zu einer ein- oder mehrdimensionalen Anordnung (10) zusammengestellt, derart, dass die gesamte Anordnung (10) bei der Messung der Betriebstemperatur (TM) im wesentlichen nur einer Temperatur ausgesetzt ist;
- es werden in einer ersten Messung die Werte des physikalischen Parameters (P) für alle Messelemente (E1 ,..,En) der Anordnung (10) bestimmt, bevor die Anordnung (10) der zu messenden Betriebstemperatur
(TM) ausgesetzt wird;
- die Anordnung (10) wird über einen längeren Zeitraum der zu messenden Betriebstemperatur (TM) in der Einrichtung ausgesetzt;
- es werden anschliessend in einer zweiten Messung erneut die Werte des physikalischen Parameters (P) für alle Messelemente (E1 ,..,En) der
Anordnung (10) bestimmt; und
- es werden die in der ersten und zweiten Messung gemessenen Werte des physikalischen Parameters (P) für jedes der Messelemente (E1 ,..,En) miteinander verglichen und als gemessene Temperatur die Temperatur der Wärmebehandlung (THτ) desjenigen Messelements genommen, dessen
Wert des physikalischen Parameters (P) sich bei beiden Messungen am wenigsten verändert hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Vergleichs der Werte aus der ersten und zweiten Messung die gemessenen Werte des physikalischen Parameters paarweise voneinander subtrahiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Einstellung des unterschiedlichen physikalischen Parameters (P) in den Messelementen (E1 ,..,En) die Messelemente (E1 ,,.,En) jeweils einer Wärmebehandlung mit unterschiedlicher Temperatur (THτ) unterzogen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Temperaturen (THτ) der Wärmebehandlung in einem vorgegebenen Temperaturbereich liegen und über den vorgegebenen Temperaturbereich gleichmässig verteilt sind.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von einzelnen passiven Messelementen (E1 ,..,En), die wenigstens einen messbaren physikalischen Parameter (P) aufweisen, der in eindeutiger Weise von der bei einer Wärmebehandlung des Messelements (E1 ,..,En) oder eines im Messelement (E1 ,..,En) eingesetzten Materials eingestellten konstanten Temperatur (THτ) abhängt, und der für die verschiedenen Messelemente (E1 ,..,En) unterschiedlich eingestellt ist, wobei die einzelnen Messelemente (E1 ,..,En) werden zu einer ein- oder mehrdimensionalen Anordnung (10) zusammengestellt sind, derart, dass die gesamte Anordnung (10) bei der Messung der Betriebstemperatur (TM) im wesentlichen nur einer Temperatur ausgesetzt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruchδ, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelemente (E1 ,..,En) feste Körper mit einem Volumen von wenigen mm3 sind.
EP07803146A 2006-10-02 2007-09-03 Verfahren zum passiven bestimmen der betriebstemperatur in einer thermisch stark belasteten einrichtung sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens Not-in-force EP2069736B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
CH15652006 2006-10-02
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EP (1) EP2069736B1 (de)
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